Twardość wody mineralnej: rodzaje i wpływ na zdrowie oraz urządzenia
- Szczegóły
Woda jest podstawą życia na Ziemi i niezbędnym aspektem naszego codziennego funkcjonowania. Woda wypływająca z naszych kranów ma różne cechy, a jedną z nich jest twardość. O twardej wodzie słyszał zapewne każdy - chociażby w reklamach telewizyjnych proszków do prania czy środków czystości. Ale co faktycznie oznacza stwierdzenie, że woda jest twarda?
Co to jest twardość wody?
Twardość wody jest jedną z właściwości wody, która jest skutkiem obecności jonów minerałów i metali rozpuszczonych w wodzie, przede wszystkim jonów wapnia (Ca2+) i magnezu (Mg2+). Woda przenikając przez glebę i skały, rozpuszcza i wchłania minerały, głównie wapń i magnez. Im wyższa jest zawartość jonów wapnia i magnezu w wodzie, tym większą twardością się ona charakteryzuje. Ponadto pośrednio na wartość tego wskaźnika wpływ mają jony żelaza i manganu.
Twardością całkowitą nazywana jest zawartość jonów magnezu i wapnia przeliczona na tlenek wapnia. Na twardość całkowitą (ogólną) składa się twardość przemijająca i trwała. Przemijająca to ta, która w wyniku podgrzewania wody zmienia się na skutek wykrystalizowania nadmiaru minerałów.
Rodzaje twardości wody
Twardość wody może występować na dwa sposoby:
- Twardość przemijająca/tymczasowa (węglanowa) jest spowodowana jonem wodorowęglanowym, HCO3-. Ten rodzaj twardości można usunąć, gotując wodę w celu uwolnienia CO2, jak wskazuje następujące równanie: Ca (HCO3)2 →← CaCO3 + CO2 + H2O. Nazwa "nietrwała" wynika z faktu, że węglany są nietrwałe i można się ich pozbyć przez przegotowanie wody.
- Twardość stała/trwała (niewęglanowa) jest spowodowana azotanami wapnia i magnezu, siarczanami, chlorkami itp. Ten rodzaj twardości nie może być wyeliminowany przez gotowanie. Podczas, gdy za twardość węglanową odpowiadają sole nietrwałego kwasu węglowego, to w przypadku twardości niewęglanowej są to sole innych kwasów, np. siarkowego (VI), chlorowodorowego czy azotowego (V).
Jednostki twardości wody
Twardość wody podaje się w milimolach jonów wapnia lub magnezu w 1 dm³ wody według wskaźników międzynarodowych lub w stopniach twardości (niemieckich, francuskich i innych). Dawniej stosowano jednostkę miligramorównoważników (mval) jonów wapnia lub jonów magnezu w 1 dm³ wody, gdzie 1 mval=20,04 mg Ca2+ lub 12,16 mg Mg2+ w 1 dm³ wody.
Przeczytaj także: Gdzie kupić wodę destylowaną?
Norma Polska dla wody przeznaczonej do spożycia wynosi : 60-500 mg CaCO3/dm3. Porównując w różnych jednostkach i skalach: 500 mg CaCO3/dm³ = 10 mval/l = 200 mg Ca+2/l = 5 milimoli Ca = 28° niem. (dH) = 50° franc.
Stopień twardości wody:
- Woda miękka: poniżej 1,5 mmol/l
- Woda średnio twarda: 1,5 - 2,5 mmol/l
- Woda twarda: powyżej 2,5 mmol/l
Klasyfikacja wód według twardości ogólnej
Do określania ilości soli wapnia i magnezu w wodzie, czyli tzw. twardości wody służy jednostka zwana stopniem twardości. W literaturze technicznej twardość wody przedstawia się głównie w mg CaCO3/l i stopniach niemieckich [°dH].
| WODA | mg CaCO3/l | °dH |
|---|---|---|
| Bardzo miękka | 0 - 100 | 0 - 5,6 |
| Miękka | 100 - 200 | 5,6 - 11,2 |
| Średnio twarda | 200 - 350 | 11,2 - 19,6 |
| Twarda | 350 - 500 | 19,6 - 28 |
| Bardzo twarda | >500 | >28 |
Wpływ twardości wody na codzienne życie
Twarda woda, którą czerpiemy ze źródeł podziemnych, ma różną mineralizację, która zmienia się w zależności od geologicznego składu ziemi przez którą przechodzą warstwy wodonośne. Twarda woda zawierająca minerały zazwyczaj jest dobra smakowo i wskazana do picia ze względów zdrowotnych. Jednocześnie ta sama woda zawierająca jony wapnia i magnezu, powoduje problemy w instalacjach i niektórych urządzeniach.
Zalety twardej wody:
Przeczytaj także: Inwestycje w Jakość Wody w Proszówkach
- Zawiera minerały, które są dobre dla zdrowia.
- Zazwyczaj jest dobra smakowo i wskazana do picia ze względów zdrowotnych.
- Elektrolity są jednym z głównych powodów, dla których twarda woda jest dla Ciebie zdrowa.
Wady twardej wody:
- Powoduje problemy w instalacjach i niektórych urządzeniach.
- Minerały krystalizując w określonych warunkach temperatury i ciśnienia, tworzą twardy osad zwany kamieniem kotłowym.
- Duża twardość wody może okazać się sporym utrudnieniem w codziennym funkcjonowaniu.
Negatywne skutki użytkowania twardej wody
- Podwyższona zawartość związków wapnia i magnezu może skutkować wytrącaniem się nieestetycznych i trudnych do usunięcia osadów kamiennych. Uwidaczniają się one najczęściej na armaturze i w AGD mającym kontakt z wodą, powodując ich niszczenie.
- Twarda woda nie sprzyja również naszej cerze, gdyż wysusza nieprzyjemnie skórę.
- Twardość wody wpływa na jej napięcie powierzchniowe. Im jest ono większe, tym woda trudniej zwilża wszelkie powierzchnie i trudniej jest za jej pomocą czyścić zabrudzone miejsca.
- Występowanie kamienia kotłowego. Objawia się w formie białego osadu węglanu wapnia i węglanu magnezu. Wytrąca się w procesie termicznej obróbki wody, zatem najczęściej spotykany jest np. w czajnikach.
- Zwiększenie napięcia powierzchniowego wody, które jest przyczyną np. zmniejszenia właściwości zwilżających. W konsekwencji konieczne jest stosowanie znacznie większej ilości detergentów np.
- Niszczenie instalacji grzewczych. Szczególnie narażone są kotły grzewcze, mające bezpośredni kontakt z twardą wodą.
- Twarda woda powoduje powstawanie kamienia kotłowego, który osadzając się na instalacji wodnej zawęża jej przekroje, przez co znacznie wzrastają koszty ogrzewania. Osad z kamienia działa destrukcyjnie także na piec co, pompę ciepła. Z powodu zakamienionej wody cierpią wszystkie urządzenia AGD zamontowane na instalacji: pralka, zmywarka, ekspres, czajnik oraz pojawiają się trudne do usunięcia osady z kabiny prysznicowej, baterii w kuchni i łazience.
- Wysoka twardość wody negatywnie wpływa także na naszą skórę i włosy powodując nadmierne przesuszenie. Dodatkowo woda o dużej zawartości jonów twardości ma wyższe napięcie powierzchniowe, co sprawia, że słabiej się pieni. Z tego powodu do mycia i czyszczenia zużywane są ogromne ilości detergentów, środków piorących.
Jak zmiękczyć twardą wodę?
Sposobem na uporanie się z problemem twardej wody jest montaż zmiękczacza. Zmiękczacz wody to specjalne urządzenie, które wymienia jony wapnia i magnezu, odpowiedzialne za pojawianie się osadów kamiennych, na jony sodu. W sprzedaży znaleźć można zarówno zmiękczacze wody przeznaczone do montażu w małych, jak i w dużych domach z kilkoma łazienkami. Takie urządzenie mogą też zainstalować mieszkańcy budynków wielorodzinnych. Produkowane z myślą o nich zmiękczacze wody mają niewielkie wymiary.
Podstawowym sposobem usuwania twardości z wody jest metoda termiczna. Jest skuteczna jedynie w przypadku twardości przemijającej. Termiczna metoda polega na ogrzaniu wody do temperatury około 80°C. W trakcie zwiększania temperatury następuje wytrącanie się wodorowęglanów wapnia i magnezu w postaci nierozpuszczalnego węglanu wapnia i węglanu magnezu. Powstały osad można usunąć np. w procesie filtracji.
Jony wapnia i magnezu można wytrącić także metodą chemiczną. Polega ona na dodatku do wody specjalnych zmiękczaczy, czyli związków chemicznych, których zadaniem jest wytrącenie odpowiednich osadów lub tworzenie związków kompleksowych. Wytrącające się jony wapnia i magnezu w formie soli, oddziela się metodą filtracji lub dekantacji. Zmiękczacze można stosować również w domowych warunkach. Doraźnym sposobem zmiękczania wody jest zastosowanie dzbanków filtrujących, które w ostatnich lata zyskały dużą popularność. Woda nalewana do nich jest przepuszczana przez specjalne złoże sorpcyjne, działające na zasadzie wymieniacza jonowego.
Proces zmiękczania wody na zasadzie wymiany jonowej
Najlepszym i jedynym skutecznym rozwiązaniem na usunięcie twardości wody jest usuwanie jonów twardości wody na zasadzie wymiany jonowej. Proces ten nazywany jest zmiękczaniem wody. Odkamienianie wody zachodzi na filtrach - zmiękczaczach wody. Przepływająca przez nie woda „oddaje” jony wapnia i magnezu. Ich miejsce wypełniane są przez jony sodu, które nie powodują powstawania trudnych do usunięcia osadów.
Przeczytaj także: Woda mineralna Józef: Zalety
Zmiękczacz wody zachowuje możliwość ciągłej pracy poprzez regenerację. Do tego celu wykorzystywana jest solanka wytworzona z wody i NaCl (w formie tabletek solnych). Regeneracja zmiękczacza wody zachodzi po wyczerpaniu pojemności jonowymiennej, średnio co kilka dni.
Podsumowanie
Twardość wody to kluczowy parametr fizykochemiczny, który wpływa na wiele aspektów naszego życia. Świadomość rodzaju wody, z której korzystamy, pozwala na optymalizację codziennych czynności, przedłużenie żywotności urządzeń i poprawę komfortu życia. Zmiękczanie wody to inwestycja, która przynosi długoterminowe korzyści zarówno dla zdrowia, jak i dla sprzętu domowego.
tags: #woda #mineralna #rodzaje #twardości
